Устройство для управления движениями протеза

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 10. 10.80 (21) 2992046/28-13 с присоединением заявки. Рй (5I)М. Кл.

А 61F 1/06 (кударотаениый комитет

СССР (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень Р641

Дата опубликования описания 07. 1 1,82 (53 ) УД К 615. .471(088.8) (72) Авторы изобретения

Л. П. Пасичнык, А. Н. Ситенко, E. B. Рыбка и Е. В. Коновалов

Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстансфлГйиот--врудоспособности инвалицов l P(p (), С f/ ð (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТИЭ ДЛЯ УП

ДВИЖЕНИЯКИ ПРО

Ф(ЬJ, В с

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и мьжет быть использовано для управления протезами нижних конечностей при высоких ампутациях.

Известно устройство для управления движениями протеза, содержащее последовательно соединенные тактильный датчик, первую муфту и коленный шарнир, последовательно соединенные привод, вторую1о муфту, аккумулятор, третью муфту и тазобедренный шарнир, а также соединен ные между собой датчик накопленной энергии, подключенный к приводу, схему сравнения, соединенную с приводом и вто-15 рой муфтой, и программирующий блок (11

Однако известное устройство не йозволяет осуществлять автоматическое регулирование основными параметрами движения о протеза синхронно со здоровой конечнос тью, что приводит к значительным силовым затратам на передвижение инвалида на таком протезе и к его утомляемости...2

Белью изобретения является сокращение силовых затрат на передвижение и снижение утомляемости.

Эта цель достигается тем, что в устройство для управления движениями протеза, содержащее и"следовательно соединенные тактильный датчик, первую муфту и коленный шарнир, последовательно соединенные привод, вторую муфту, аккумулятор, третью муфту и тазобедренный шарнир, а также соединенные между собой датчик накопленной энергии, подклю- . ченный к приводу, схему сравнения, соединенную с приводом и второй муфтой, и программирующий блок, введены датчик угла и датчик угловой скорости, подключенные входами к тазобедренному шарниру, последовательно соединенные вторая схема сравнения, связанная с выходом программирующего блока и выходом дат чика угла, первая схема управления и первый запоминающий блок, выход которого подключен к блоку программ, а вход - к датчику угловой скорости, и

9713 следовательно соединенные вторая схема управления, второй запоминающий блок и формирователь сигнала управления угловыми перемещениями, выход которого соединен с третьей муфтой, при этом так- g тильный датчик связан с первой и второй схемами управления, а вход запоминающего блока - с датчиком угла.

Кроме того, программирующий блок содержит узел уровня срабатывания и соединенные между собой задатчик минимальной скорости и суммирующий усилитель.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для управления движениями протеза; на фцг. 2 — структурная схема программирующего блока.

Устройство содержит последовательно соединенные тактильный датчик 1, первую муфту 2 и коленный шарнир 3, последовательно соединенные привод 4-, вторую муфту 5, аккумулятор 6, третью муфту

7 и тазобедренный шарнир 8, а также соединенные между собой датчик 9 накопленной энергии, подключенный к приводу

4, схему 10 сравнения, соединенную с приводом 4 и второй муфтой 5, и программирующий блок 11, содержащий узел 12 уровня срабатывания и соединенные между собой задатчик 13 минимальной скорос зо ти и суммирующий усилитель 14, цатчик

15 угла и датчик,16 угловой скорости, подключенные входами к тазобедренному шарниру 8, последовательно соединенные вторую схему 17 сравнения, связанную с выходом программирующего блока 11 и выходом датчика 15 угла, первую схему 18 управления и первый запоминающий блок 19, выход которого подключен к блоку 11 программ, а вход — к датчику 16 угловой скорости, последовательно соединенные вторую схему ? 0 управле-. ния, второй запоминающий блок 21 и формирователь 22 сигнала управления угловыми перемещениями, выход которого соединен с третьей муфтой 7. При этом тактильный датчик 1 свяаан с первой и второй схемами 18 и 20 управления, а вход запоминающего блока 19 с датчиком 15 угла.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии энергии аккумулятора 6 равна нулю. На выходе датчика

9 накопленной энергии сигнал равен нулю, а значит ца выходе схемы 10 сравнения появляется сигнал, который включает эп.ктр >привод 4 и электромагнитную

ll ф муфту 5. Так как в этот период на схему

lO сравнения из программирующего блока

ll поступает сигнал минимальной скорости, то аккумулятор 6 накапливает энергию, необходимую для переноса протеза с минимальной скоростью. В этот период протез находится в фазе опоры и по мере переноса тела вперед в тазобедренном шарнире 8 протеза происходит перемещение, которое воспринимается датчиком

16 угловой скорости и датчиком 15 угла. При достижении датчиком 15 определенного угла, заданного углом 12 уровня срабатвп ания, вторая схема 17 сравнения, на которую передается информация

„c датчика 15, через схему 18 управления дает разрешение на поступление информации с датчика 16 в запоминающий блок 19, с выхода которого сигнал передается на первый вход суммирующего усилителя 14 программирующего блока

11, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 13 минимальной скорости. С выхода усилителя 14 программирующего блока 11 сигнал передается в схему 10 сравнения. В результате происходит подзаряд аккумулятора 6 на величину, пропорциональную сигналу угловой скорости, что определяет скорость переноса протеза. При достижении сигналом, поступающим с датчика 9, величины сигнала, поступающего с программирующего блока 11, на выходе схемы 10 сравнения появляется нулевой сигнал, который отключает эпектропривод 4 и электромагнитную муфту 5. В конечный момент опорной фазы протеза, то есть когда угол в тазобедренном шарнире 8 протеза соответствует длине шага второй конечности, срабатывает тактильный датчик 1, сигнал которого поступает на вторую схему 20 управления, которая дает разрешение на передачу информации, пропорциональной углу переноса второй конечности. Одновременно с датчика 15 угла сигнал передается в запоминающий блок 21, с выхода которого сигнал поступает в формирователь 22 сигнала управления угловыми перемешпиями, где формируется импульс, длительность которого попорциональна входному сигналу, а значит длине переноса здоровой конечности. Этот импульс включает электромагнитную муфту 7, которая подключает аккумулятор 6 к тазобедренному шарниру 8 на время, равное длительности импульса, обеспечивая тем самым длину шага протеза, близкую к длине шага второй конечности. Следовательно. ско5 971 рость переноса и длина шага протеза определяются скоростью переноса и длиной шага второй конечности. В начале опоры на протез срабатывает тактильный датчик 1. По сигналу с датчика 1 выключается электромагнитная муфта 7.

В результате коленный шарнир 3 фиксирует коленный узел, а через схемы 18 и 20 управления передается сигнал сброса в запоминающие блоки 19 и 21. Описан- 10 ный процесс повторяется. Накопление энергии в аккумуляторе 6 происходит в один прием и даже при самом медленном темпе ходьбы до поступления сигнала коррекции со схемы 10 сравнения аккумулятор 6 не получает заданного минимального объема энергии.

Предложенное устройство позволяет посредством автоматического регулирования скорости и длины шага протеза в соответствии со скоростью переноса и длиной шага здоровой ноги обеспечить синхронное перемещение протеза в соответствии с движением здоровой конечности. Это расширяет >бласть назначения 5 протезов нижних коненностей, а именно появляется возможность протезирования инвалида с более высоким уровнем ампутации. Использование системы управления с внешним источником энергии по- 36 зволяет частично заменить мускульную энергию инвалида, затрачиваемую на перенос протезированной конечности и управление протезом. Это позволит сократить энергозатраты инвалида в 1,3 раза и у проводить более полную реабилитацию ин.валидов с высокими ампутациями нижних конечностей.

Формула изобретения

1. Устройство для управления движениями протеза, содержащее последователь311 6 но соединенные тактильный датчик, первую муфту и коленный шарнир, последовательно соединенные привод, вторую

, аккумулятор, третью муфту и тазобедренный шарнир, а также соединенные между собой датчик накопленной энергии, подключенный к приводу, схему сравнения, соединенную с приводом и второй муфтой, и программирующий блок, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью сокрашения силовых затрат на передвижение и снижения утомляемости инвалида, в него введены датчик угла и датчик угловой скорости, подключенные входами к тазобедренному шарниру, последовательно соединенные вторая схема сравнения, связанная с выходом программирующего блока и выходом датчика угла, первая схема управления и первый запоминающий блок, выход которого подключен к блоку программ, а вход - к датчику угловой скорости, последовательно соединенные вторая схема управления, второй запоминающий блок и формирователь сигнала управления угловыми перемещениями, выход которого соединен с третьей муфтой, при этом тактильный датчик связан с первой и второй схемами управления, а вход запоминающего блока - с датчиком угла.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что програмируюший блок содержит узел уровня:рабатывания и соедененные ме кду собой зацатчик, минимальной скорости и суммирующий усилитель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

% 721092, кл. А 61» 1/06, 1978.